一：單向連結串列基本介紹

連結串列是一種資料結構，和陣列同級。比如，Java中我們使用的ArrayList，其實現原理是陣列。而LinkedList的實現原理就是連結串列了。連結串列在進行迴圈遍歷時效率不高，但是插入和刪除時優勢明顯。下面對單向連結串列做一個介紹。

單向連結串列是一種線性表，實際上是由節點（Node）組成的，一個連結串列擁有不定數量的節點。其資料在記憶體中儲存是不連續的，它儲存的資料分散在記憶體中，每個結點只能也只有它能知道下一個結點的儲存位置。由N各節點（Node）組成單向連結串列，每一個Node記錄本Node的資料及下一個Node。向外暴露的只有一個頭節點（Head），我們對連結串列的所有操作，都是直接或者間接地通過其頭節點來進行的。 

 
上圖中最左邊的節點即為頭結點（Head），但是新增節點的順序是從右向左的，新增的新節點會被作為新節點。最先新增的節點對下一節點的引用可以為空。引用是引用下一個節點而非下一個節點的物件。因為有著不斷的引用，所以頭節點就可以操作所有節點了。 
下圖描述了單向連結串列儲存情況。儲存是分散的，每一個節點只要記錄下一節點，就把所有資料串了起來，形成了一個單向連結串列。 
 
節點（Node）是由一個需要儲存的物件及對下一個節點的引用組成的。也就是說，節點擁有兩個成員：儲存的物件、對下一個節點的引用。下面圖是具體的說明：

二、單項鍊表的實現

package com.zjn.LinkAndQueue;

/**
 * 自定義連結串列設計
 * 
 * @author zjn
 *
 */
public class MyLink {
    Node head = null; // 頭節點

    /**
     * 連結串列中的節點，data代表節點的值，next是指向下一個節點的引用
     * 
     * @author zjn
     *
     */
    class Node {
        Node next = null;// 節點的引用，指向下一個節點
        int data;// 節點的物件，即內容

        public Node(int data) {
            this.data = data;
        }
    }

    /**
     * 向連結串列中插入資料
     * 
     * @param d
     */
    public void addNode(int d) {
        Node newNode = new Node(d);// 例項化一個節點
        if (head == null) {
            head = newNode;
            return;
        }
        Node tmp = head;
        while (tmp.next != null) {
            tmp = tmp.next;
        }
        tmp.next = newNode;
    }

    /**
     * 
     * @param index:刪除第index個節點
     * @return
     */
    public boolean deleteNode(int index) {
        if (index < 1 || index > length()) {
            return false;
        }
        if (index == 1) {
            head = head.next;
            return true;
        }
        int i = 1;
        Node preNode = head;
        Node curNode = preNode.next;
        while (curNode != null) {
            if (i == index) {
                preNode.next = curNode.next;
                return true;
            }
            preNode = curNode;
            curNode = curNode.next;
            i++;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 
     * @return 返回節點長度
     */
    public int length() {
        int length = 0;
        Node tmp = head;
        while (tmp != null) {
            length++;
            tmp = tmp.next;
        }
        return length;
    }

    /**
     * 在不知道頭指標的情況下刪除指定節點
     * 
     * @param n
     * @return
     */
    public boolean deleteNode11(Node n) {
        if (n == null || n.next == null)
            return false;
        int tmp = n.data;
        n.data = n.next.data;
        n.next.data = tmp;
        n.next = n.next.next;
        System.out.println("刪除成功！");
        return true;
    }

    public void printList() {
        Node tmp = head;
        while (tmp != null) {
            System.out.println(tmp.data);
            tmp = tmp.next;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyLink list = new MyLink();
        list.addNode(5);
        list.addNode(3);
        list.addNode(1);
        list.addNode(2);
        list.addNode(55);
        list.addNode(36);
        System.out.println("linkLength:" + list.length());
        System.out.println("head.data:" + list.head.data);
        list.printList();
        list.deleteNode(4);
        System.out.println("After deleteNode(4):");
        list.printList();
    }
}
 

三、連結串列相關的常用操作實現方法

1. 連結串列反轉

/**
     * 連結串列反轉
     * 
     * @param head
     * @return
     */
    public Node ReverseIteratively(Node head) {
        Node pReversedHead = head;
        Node pNode = head;
        Node pPrev = null;
        while (pNode != null) {
            Node pNext = pNode.next;
            if (pNext == null) {
                pReversedHead = pNode;
            }
            pNode.next = pPrev;
            pPrev = pNode;
            pNode = pNext;
        }
        this.head = pReversedHead;
        return this.head;
    }
 

2. 查詢單鏈表的中間節點

採用快慢指標的方式查詢單鏈表的中間節點，快指標一次走兩步，慢指標一次走一步，當快指標走完時，慢指標剛好到達中間節點。

/**
     * 查詢單鏈表的中間節點
     * 
     * @param head
     * @return
     */
    public Node SearchMid(Node head) {
        Node p = this.head, q = this.head;
        while (p != null && p.next != null && p.next.next != null) {
            p = p.next.next;
            q = q.next;
        }
        System.out.println("Mid:" + q.data);
        return q;
    }

3. 查詢倒數第k個元素

採用兩個指標P1,P2，P1先前移K步，然後P1、P2同時移動，當p1移動到尾部時，P2所指位置的元素即倒數第k個元素 。

/**
     * 查詢倒數 第k個元素
     * 
     * @param head
     * @param k
     * @return
     */
    public Node findElem(Node head, int k) {
        if (k < 1 || k > this.length()) {
            return null;
        }
        Node p1 = head;
        Node p2 = head;
        for (int i = 0; i < k; i++)// 前移k步
            p1 = p1.next;
        while (p1 != null) {
            p1 = p1.next;
            p2 = p2.next;
        }
        return p2;
    }

4. 對連結串列進行排序

/**
     * 排序
     * 
     * @return
     */
    public Node orderList() {
        Node nextNode = null;
        int tmp = 0;
        Node curNode = head;
        while (curNode.next != null) {
            nextNode = curNode.next;
            while (nextNode != null) {
                if (curNode.data > nextNode.data) {
                    tmp = curNode.data;
                    curNode.data = nextNode.data;
                    nextNode.data = tmp;
                }
                nextNode = nextNode.next;
            }
            curNode = curNode.next;
        }
        return head;
    }

5. 刪除連結串列中的重複節點

/**
     * 刪除重複節點
     */
    public void deleteDuplecate(Node head) {
        Node p = head;
        while (p != null) {
            Node q = p;
            while (q.next != null) {
                if (p.data == q.next.data) {
                    q.next = q.next.next;
                } else
                    q = q.next;
            }
            p = p.next;
        }

    }

6. 從尾到頭輸出單鏈表，採用遞迴方式實現

/**
     * 從尾到頭輸出單鏈表，採用遞迴方式實現
     * 
     * @param pListHead
     */
    public void printListReversely(Node pListHead) {
        if (pListHead != null) {
            printListReversely(pListHead.next);
            System.out.println("printListReversely:" + pListHead.data);
        }
    }

7. 判斷連結串列是否有環，有環情況下找出環的入口節點

/**
     * 判斷連結串列是否有環，單向連結串列有環時，尾節點相同
     * 
     * @param head
     * @return
     */
    public boolean IsLoop(Node head) {
        Node fast = head, slow = head;
        if (fast == null) {
            return false;
        }
        while (fast != null && fast.next != null) {
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if (fast == slow) {
                System.out.println("該連結串列有環");
                return true;
            }
        }
        return !(fast == null || fast.next == null);
    }

    /**
     * 找出連結串列環的入口
     * 
     * @param head
     * @return
     */
    public Node FindLoopPort(Node head) {
        Node fast = head, slow = head;
        while (fast != null && fast.next != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
            if (slow == fast)
                break;
        }
        if (fast == null || fast.next == null)
            return null;
        slow = head;
        while (slow != fast) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
        }
        return slow;
    }